山區高速公路急彎陡坡路段運營安全保障技術研究

任萬里

（山西省交通科技研發有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

我國山區眾多，集中在中西部地區，呈現地勢西高東低、地勢落差大等地形。受此影響，山區高速公路常常有大量的急彎陡坡路段，短則數公里，長則連續數十公里。山區通行車輛在這些急彎陡坡路段上容易產生頻繁制動導致汽車制動溫度過高，產生“熱衰退”現象，同時，頻繁的急彎路段也會令駕駛員產生疲倦，造成精神疏忽，汽車制動距離增加，制動不及時，從而造成行車安全事故[1]。因此，在山區中急彎陡坡路段是山區高速公路中容易誘發交通事故的路段。鑒于此，重點研究針對山區高速公路的急彎陡坡路段運營安全保障十分重要，需要發揮各類型安全保障技術措施，發揮安全保障針對性、有效性和協調性，實現從山區高速公路急彎陡坡路段特點出發，保障各道路、功能、沿線環境、人員、車輛安全，使安全保障措施與整個公路所處的社會環境相輔相成。

1 山區高速公路急彎陡坡路段事故原因分析

1.1 駕駛員因素分析

在山區高速公路急彎陡坡路段中，需要駕駛員予以高度的注意力，對周邊環境的變化、道路改變、行車環境等作出及時判斷。

1.1.1 駕駛員的平衡感

在急彎路段，迂回曲折的山區道路會讓駕駛員感到失衡。在行車過程中，駕駛員需要時刻保持平衡感。當車輛處于制動、超車、轉彎，甚至發生側滑等情況下，駕駛員的平衡感能及時感知并促使機體產生本能的反應，包括改變肢體空間位置、空間姿勢、運動感覺等，從而促使駕駛員在急彎陡坡路段能夠平穩駕駛。

1.1.2 駕駛員的震動感

在陡坡路段，連續的下坡抖動會讓駕駛員產生強烈的震動感，通常情況下對駕駛員機體沒有影響，但是在連續的下坡抖動產生的強烈震動刺激下，駕駛員容易出現頭暈、惡心、嘔吐等不良反應，在一定程度上減緩駕駛員對于周邊環境的反應速度，從而影響行車安全。

1.1.3 駕駛員的疲勞感

在山區高速公路行駛時，長時間單調的行車環境會讓駕駛員產生疲乏感，據統計，有高達72.5%的山區交通事故都與駕駛員的疲勞感有關[2]。駕駛員處于長時間疲勞感下駕駛，極易引發交通事故。

1.2 車輛因素分析

1.2.1 車輛制動失效

在急彎陡坡路段中，車輛會將落差勢能轉化為動能，根據能量守恒原理可知，陡坡路段中，車輛動能會逐漸增加，這需要駕駛員對車輛采取長時間制動處理以減緩車速，易導致制動系統過熱從而失效，屆時超出的部分能量只能轉化為動能增量，使汽車車速持續增加且最終無法控制，從而發生交通事故。

1.2.2 車輛不規范行車

在急彎陡坡路段中，常見出現制動失效的車輛是超載貨車，車輛超載直接影響車輛輪胎下坡抓地力，同時結合急彎、陡坡等地形變化，車輛下坡所需的強制制動時間延長，從而引起制動性能衰減，引發山區高速公路交通事故。

1.3 公路因素分析

急彎陡坡路段常具有彎道多、轉彎半徑小、轉彎幅度大、彎道地勢落差大等特點，這些地形因素影響車輛自身的平衡安全系數，在連續急彎過程中容易導致車輛失速、側翻等情況發生。

1.4 交通環境因素分析

交通量越大，車輛常出現跟車間距過小及高速行駛等操作不當現象。交通信息的不同，會在駕駛員分析判斷后產生不同的心理反應和決策，從而影響駕駛員行車安全。雨、雪、霧等惡劣天氣不僅對正常行車安全產生影響，且易在事故發生后引發“二次事故”。此外，西部地區地理位置特殊，泥石流、山體滑坡等嚴重的自然災害突發事件時有發生，從而導致橋隧坍塌、路面堵塞等，影響公路的正常運營。

2 急彎陡坡路段安全保障技術

2.1 駕駛員安全保障

在山區高速公路急彎陡坡路段可以設置視覺減速標線、彩色路面鋪裝材料，在即將進入急彎陡坡路段設置導向箭頭和路面文字標記，增強駕駛員的注意力，從視覺上、心理暗示上控制車速，主動降低車速。

2.2 車輛安全保障

在針對貨運汽車在山區高速公路急彎陡坡路段運營時，采取車輛輔助制動措施能夠有效保障行車安全。常見的重型車輛上會安裝有發動機低排擋制動、排氣制動和淋水制動3種主要形式的輔助制動裝置。在高速公路上，由于車速的限制，低排擋制動容易造成車輛磨損，因此駕駛員較少采取這一輔助制動措施，應用較多的是采用淋水制動。在陡坡路段，長時間的制動會讓車輛制動裝置發熱，降低車輛制動性能，因此在行駛過程中，利用車輛水箱對制動裝置進行持續淋水降溫，從而保持制動裝置維持效能。通過有效的輔助制動裝置能夠在急彎陡坡路段維持車輛制動性能。

2.3 公路安全保障

2.3.1 設置避險車道和避險坡

避險車道或避險坡的設計適用于制動完全失效或脫離駕駛員控制的失控車輛，避險車道設置制動床沙礫、土坡等，促使失控車輛在通過外界摩擦力的作用下實現減速。避險車道需要設置較長的引道，這是因為在主線與避險車道之間形成一定的偏移量，避免制動床上的沙礫等材料飛濺回主線影響主線正常行駛車輛，同時引道可使駕駛員在通過其過程中能有更多的空間和時間來看清前方避險車道全貌，從而為進入避險車道調整好方向，做好充足準備。

特別在山區高速公路急彎陡坡路段，應保障駕駛員有充分的準備時間駛入避險車道。根據國標要求，高速公路上的避險車道應保障高速失控車輛有至少不少于350 m的引道和3～4 s的反應行程，讓駕駛員提前做好準備[3]。同時，避險車道前50 m、100 m、200 m應設置明顯的標志牌，以確保駕駛員具有良好的預判和實現能力，從而將避險車道的功能作用完整發揮。

2.3.2 強制減速措施

針對急彎陡坡路段可以設置減速下坡車道。減速下坡車道是在道路允許條件下正常行車車道同側設置帶有物理控制車速的車道，該車道設置道路縱坡，采用漸變設置，防止正常車輛跑偏進入。在減速下坡車道末端設置緩沖土堆或沙礫，控制失控車輛車速。減速下坡車道相較于避險車道最大的優勢在于車輛減速后或駕駛員重新控制車輛后可以自行駛出，無需特殊的救援設施。

另外，還可以設置失控車輛專用減速帶。當失控車輛行經時，可以實現提供車輛輪胎額外的物理阻力，系數大于0.1以上，使得車輛行經多個減速帶后能夠被動減速。專用減速帶可以采用木材、橡膠、沙礫、鋼板等結構，實際研究發現，以橡膠為主要材料的減速帶能夠實現最大的阻力系數，同時對于劇烈碰撞提供緩震，減緩駕駛員的不適感，給予車乘人員及車輛較好的安全保障[4]。

2.3.3 選擇適合的防護護欄

護欄按橫向設置位置可分為路側護欄和中央分隔帶護欄兩類。按碰撞后護欄的變形程度可分為剛性護欄、半剛性護欄和柔性護欄3類。按照防撞等級，路側護欄又可分為B、A、SB、SA、SS五級[5]。在選擇護欄型式時，可根據山區高速公路地形情況對剛性護欄、半剛性護欄、柔性護欄等進行合理選擇。

此外，針對適合山區高速公路護欄的形式，還有專門研制的消減沖擊力的減速護欄和預應力索式防撞活動護欄。減速護欄以混凝土護欄為主，采取柔性護欄的形式，在迎接沖擊面采用波浪型的構造，在急彎彎道中，車輛側面與護欄碰撞時，能夠通過波浪型的護欄結構將沖擊力分散到護欄柱體，從而降低對駕駛員的反向沖擊力。預應力索式防撞活動護欄的框架結構與預應力鋼索形成協同作用，能夠在車輛碰撞護欄的時候產生向前的導向力，降低車輛的直接撞擊面積，從而有效避免二次事故的發生，對車輛和駕駛員都具有一定的保護作用。

2.3.4 基于互聯網的安全保障技術

隨著互聯網技術的逐步深入，針對山區高速公路上的無人監測、遠程監控等技術逐步發展，不少依托于互聯網的安全保障技術應運而生。在山區急彎陡坡路段，采用無線通信技術實現對道路的監測。配合道路攝像頭等圖像采集設備，將急彎陡坡路段的視頻、音頻等采集，并與高速公路管理中心建立無線通信聯系，利于管理部門配合現場信號燈、信號發布設施等多急彎陡坡路段現場的調控。

此外，由于人員監測力度不足等問題，山區路燈損壞率較高。在針對急彎陡坡路段路燈等照明設施供電更為困難，故在山區急彎陡坡路段可選擇中壓供電、就近引入外電源供電、太陽能供電和風能供電等方案。通過聯合無線通信網絡，配合道路管理部門對路燈進行可控式監測，遠程控制路燈開關，監測路燈損壞情況，及時做好道路復明工作。

2.4 環境安全保障

山區高速公路由于普遍海拔較高、氣溫較低，因此山區急彎陡坡路段也是團霧易發、路面易結冰路段，可采用近年來新興的霧區引導防撞系統或路面結冰預警處置系統。霧區引導防撞系統由智能發光誘導設施、能見度觀測儀、數據預處理器等設備組成[6]，智能發光誘導設施以一定間距連續安裝，能見度觀測儀可采集路段實時能見度數據，團霧發生時可自動控制智能發光誘導設施開啟同步閃爍以顯示道路輪廓并進行行車誘導；路面結冰預警處置系統由環境信息采集系統、預警系統、結冰處置系統組成，該系統可以實時監測路面（橋面）的真實狀況，通過智能傳感器，精準監測路面水膜厚度、冰點等情況，通過結冰處置系統噴灑融雪劑全面消除暗冰。

3 結語

山區高速公路安全非常重要，在面對急彎陡坡路段，更要提高安全保障措施，提高車輛行駛的安全性。只有合理運用道路運營安全保障技術，才能解決山區高速公路急彎陡坡路段存在的安全隱患問題，以改善和提升道路運營安全服務水平和綜合運輸效率，降低事故發生幾率。